DE102011004073A1 - Method and device for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung (CA) zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung (L1, L2, L3, L4) eines Abgassensors (LS) mit zwei Zellen (PZ, RZ), bei dem eine erste der Zellen (PZ) zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss (1, 2) des Abgassensors (LS) und eine zweite der Zellen (RZ) zwischen dem zweiten und einem dritten Anschluss (2, 3) verschaltet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung (CA) umfasst eine erste Stromquelle (I1), die über ein erstes steuerbares Schaltelement (S1) mit dem ersten Anschluss (1) verbunden und mit dem zweiten Anschluss (2) gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (1, 2) treibbar ist. Weiterhin ist eine zweite Stromquelle (I2) umfasst, die über ein drittes steuerbares Schaltelement (S1) mit dem dritten Anschluss (1) verbunden und mit dem zweiten Anschluss (2) gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss (2, 3) treibbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung (CA) weist zudem eine erste Spannungsmesseinrichtung auf, die zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (1, 2) verschaltet ist, sowie eine zweite Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss (2, 3) verschaltet ist. Schließlich ist eine Steuerung umfasst, durch die eine erste Spannung (U1) der ersten Spannungsmesseinrichtung und/oder eine zweite Spannung (U2) der zweiten Spannungsmesseinrichtung in Abhängigkeit der Ansteuerung des ersten und des dritten Schaltelements (S1, S2) sowie der ersten und der zweiten Stromquelle (I1, I2) ermittelbar ist. Anhand der ermittelten ersten und/oder der zweiten Spannung (U1, U2) kann auf einen Defekt der elektrischen Kontaktierung geschlossen werden.The invention describes a device (CA) for diagnosing the electrical contact (L1, L2, L3, L4) of an exhaust gas sensor (LS) with two cells (PZ, RZ), in which a first of the cells (PZ) is between a first and a second connection (1, 2) of the exhaust gas sensor (LS) and a second one of the cells (RZ) is connected between the second and a third connection (2, 3). The device (CA) according to the invention comprises a first current source (I1), which is connected to the first connection (1) via a first controllable switching element (S1) and is coupled to the second connection (2), through which a current between the first and the second connection (1, 2) can be driven. Furthermore, a second current source (I2) is included, which is connected to the third connection (1) via a third controllable switching element (S1) and is coupled to the second connection (2), through which a current between the second and the third connection ( 2, 3) is drivable. The device (CA) according to the invention also has a first voltage measuring device which is connected between the first and the second connection (1, 2) and a second voltage measuring device which is connected between the second and the third connection (2, 3). Finally, a control system is included, through which a first voltage (U1) of the first voltage measuring device and / or a second voltage (U2) of the second voltage measuring device depending on the control of the first and third switching elements (S1, S2) and the first and second Current source (I1, I2) can be determined. Based on the determined first and / or the second voltage (U1, U2), a defect in the electrical contact can be concluded.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung eines Abgassensors mit zwei Zellen, bei dem eine erste der Zellen zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss des Abgassensors und eine zweite der Zellen zwischen dem zweiten und einem dritten Anschluss verschaltet ist.The invention relates to a method and a device for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor with two cells, in which a first of the cells is connected between a first and a second terminal of the exhaust gas sensor and a second of the cells between the second and a third terminal.
Als Abgassensoren zur Abgasnachbehandlung von Verbrennungskraftmaschinen werden häufig lineare Lambdasonden eingesetzt. Die erste Zelle stellt hier eine sog. Pumpzelle der Lambdasonde dar. Die zweite Zelle ist die Referenzzelle der Lambdasonde. Der gemeinsame Anschluss von Pump- und Referenzzelle wird in der Regel als virtuelle Masse verschaltet.As exhaust gas sensors for exhaust aftertreatment of internal combustion engines linear lambda probes are often used. The first cell represents a so-called pump cell of the lambda probe. The second cell is the reference cell of the lambda probe. The common connection of pump and reference cell is usually interconnected as virtual ground.
Gesetzliche Bestimmungen erfordern, dass der Abgassensor hinsichtlich seiner elektrischen Kontaktierung überprüft wird. Beispielsweise kann es bei einem Leitungsbruch einer Leitung eines den Abgassensor steuernden Bausteins, sog. Steuer-ASIC (Application Specific Integrated Circuit), oder einem Leitungsbruch innerhalb des Abgassensors zu einer drastischen Verschlechterung des Abgasverhaltens der Verbrennungskraftmaschine kommen. Bei gegenwärtigen Abgassensoren basiert die Diagnose zur Überprüfung der elektrischen Kontaktierung auf einer Plausibilitätskontrolle. Um die Plausibilitätskontrolle durchführen zu können, ist es erforderlich, dass die Verbrennungskraftmaschine eine Mindestdrehzahl aufweist. Die Erkennung eines Defekts in der elektrischen Kontaktierung, die auch als Open Line-Erkennung bekannt ist, kann je nach Fahrzustand auch mehrere Minuten in Anspruch nehmen, was durch gesetzliche Vorgaben in Zukunft nicht mehr akzeptiert wird. Ebenso ist es nicht möglich, die Diagnose der elektrischen Kontaktierung im Rahmen eines Motorstarts, d. h. bevor die Verbrennungskraftmaschine ihre für den Betrieb erforderliche Mindestdrehzahl erreicht hat, durchzuführen.Legal requirements require that the exhaust gas sensor is checked for its electrical contact. For example, in the event of a line break in a line of a component controlling the exhaust gas sensor, so-called control ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or a line break within the exhaust gas sensor, the exhaust behavior of the internal combustion engine can be drastically reduced. For current exhaust gas sensors, the diagnosis for checking the electrical contact is based on a plausibility check. In order to carry out the plausibility check, it is necessary that the internal combustion engine has a minimum speed. The detection of a defect in the electrical contact, which is also known as open-line detection, depending on the driving condition can take several minutes, which is no longer accepted by legal requirements in the future. Likewise, it is not possible to diagnose the electrical contact in the context of an engine start, d. H. before the internal combustion engine has reached its minimum operating speed required for operation to perform.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile nicht aufweisen.It is an object of the present invention to provide a method and a device which do not have the disadvantages known from the prior art.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.These objects are achieved by a device according to the features of
Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung eines Abgassensors mit zwei Zellen, bei dem eine erste der Zellen zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss des Abgassensors und eine zweite der Zellen zwischen dem zweiten und einem dritten Anschluss verschaltet ist. Die Vorrichtung umfasst: eine erste Stromquelle, die über ein erstes steuerbares Schaltelement mit dem ersten Anschluss verbunden und mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss treibbar ist; eine zweite Stromquelle, die über ein drittes steuerbares Schaltelement mit dem dritten Anschluss verbunden und mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss treibbar ist; eine erste Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss verschaltet ist; eine zweite Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss verschaltet ist; einer Steuerung, durch die eine erste Spannung der ersten Spannungsmesseinrichtung und/oder eine zweite Spannung der zweiten Spannungsmesseinrichtung in Abhängigkeit der Ansteuerung des ersten und des dritten Schaltelements sowie der ersten und der zweiten Stromquelle ermittelbar ist, wobei anhand der ermittelten ersten und/oder der zweiten Spannung auf einen Defekt der elektrischen Kontaktierung geschlossen werden kann.The invention provides a device for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor with two cells, in which a first of the cells is connected between a first and a second terminal of the exhaust gas sensor and a second of the cells between the second and a third terminal. The device comprises: a first current source connected to the first terminal via a first controllable switching element and coupled to the second terminal through which a current is drivable between the first and second terminals; a second current source connected to the third terminal via a third controllable switching element and coupled to the second terminal through which a current is drivable between the second and third terminals; a first voltage measuring device connected between the first and second terminals; a second voltage measuring device connected between the second and third terminals; a control, by which a first voltage of the first voltage measuring device and / or a second voltage of the second voltage measuring device in response to the control of the first and the third switching element and the first and the second current source can be determined, wherein based on the determined first and / or the second Voltage on a defect of the electrical contact can be closed.
Die Erfindung schafft weiter ein Verfahren zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung eines Abgassensors mit zwei Zellen, bei dem eine erste der Zellen zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss des Abgassensors und eine zweite der Zellen zwischen dem zweiten und einem dritten Anschluss verschaltet ist, mittels einer Vorrichtung, welche umfasst: eine erste Stromquelle, die über ein erstes steuerbares Schaltelement mit dem ersten Anschluss verbunden und mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss treibbar ist; eine zweite Stromquelle, die über ein drittes steuerbares Schaltelement mit dem dritten Anschluss verbunden und mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss treibbar ist; eine erste Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss verschaltet ist; und eine zweite Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss verschaltet ist. Bei dem Verfahren werden eine erste Spannung der ersten Spannungsmesseinrichtung und/oder eine zweite Spannung der zweiten Spannungsmesseinrichtung in Abhängigkeit der Ansteuerung des ersten und des dritten Schaltelement sowie der ersten und der zweiten Stromquelle ermittelt, wobei anhand der ermittelten ersten und/oder der zweiten Spannung auf einen Defekt der elektrischen Kontaktierung geschlossen wird.The invention further provides a method for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor with two cells, in which a first of the cells is connected between a first and a second terminal of the exhaust gas sensor and a second of the cells between the second and a third terminal, by means of a device comprising: a first current source connected to the first terminal via a first controllable switching element and coupled to the second terminal through which a current is drivable between the first and second terminals; a second current source connected to the third terminal via a third controllable switching element and coupled to the second terminal through which a current is drivable between the second and third terminals; a first voltage measuring device connected between the first and second terminals; and a second voltage measuring device connected between the second and third terminals. In the method, a first voltage of the first voltage measuring device and / or a second voltage of the second voltage measuring device are determined as a function of the driving of the first and the third switching element and the first and the second current source, based on the determined first and / or the second voltage a defect of the electrical contact is closed.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass die elektrische Kontaktierung sowohl innerhalb der Startsequenz einer Verbrennungskraftmaschine, d. h. des Motorstarts, als auch bei Bedarf im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine verifiziert werden kann. Unter der elektrischen Kontaktierung wird dabei der Zustand des Kabelbaums in Bezug auf eine offene Verbindung innerhalb des Kabelbaums bzw. innerhalb des Abgassensors oder innerhalb eines den Abgassensor steuernden Steuergeräts (z. B. auf einer Leiterplatte) verstanden. Ein Kabelbaum umfasst dabei die zwischen dem Abgassensor und der Vorrichtung vorgesehen Kabel. Das Diagnosekonzept erlaubt die Leitungsdiagnose im Bedarfsfall mit nur kurzer Betriebsunterbrechung des Abgassensors im laufenden Betrieb. Die Vorrichtung ist mit nur wenigen Bauelementen realisierbar. Hierdurch kann diese auf einfache und kostengünstige Weise realisiert werden.The invention has the advantage that the electrical contacting both within the starting sequence of an internal combustion engine, ie the Engine starts, as well as when needed in the operation of the internal combustion engine can be verified. In this case, the electrical contacting means the state of the cable harness with respect to an open connection within the cable harness or within the exhaust gas sensor or within a control device controlling the exhaust gas sensor (for example on a printed circuit board). A wiring harness comprises the cable provided between the exhaust gas sensor and the device. If required, the diagnostic concept allows line diagnostics with only a brief shutdown of the exhaust gas sensor during operation. The device can be realized with only a few components. As a result, this can be realized in a simple and cost-effective manner.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die erste und/oder die zweite Stromquelle eine Gleichstromquelle oder eine Wechselstromquelle. Wahlweise sind die erste und die zweite Stromquelle, insbesondere auf unterschiedliche Nennströme, geregelt. Dies erlaubt eine simultane Diagnose der elektrischen Kontaktierung verschiedener Anschlüsse und Leitungen der Kontaktierung.According to an expedient embodiment of the device according to the invention, the first and / or the second current source is a DC source or an AC source. Optionally, the first and the second current source, in particular to different rated currents, regulated. This allows a simultaneous diagnosis of the electrical contacting of various terminals and leads of the contact.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Vorrichtung ist der zweite Anschluss des Abgassensors als virtuelle Masse verschaltet. Hierzu weist die Vorrichtung eine prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannte Verschaltung auf, welche den zweiten Anschluss auf einem definierten Potential, z. B. 2,5 V, hält.In a further expedient embodiment of the device, the second connection of the exhaust gas sensor is connected as a virtual ground. For this purpose, the device has a known in principle from the prior art interconnection, which the second terminal at a defined potential, for. B. 2.5 V stops.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung umfassen die erste und/oder die zweite Spannungsmessvorrichtung einen Lock-In-Verstärker zur Ermittlung einer Gleichspannung, wenn die Stromquellen als Wechselstromquellen ausgebildet sind.In a further expedient embodiment, the first and / or the second voltage measuring device comprise a lock-in amplifier for determining a DC voltage when the current sources are designed as AC sources.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst der Abgassensor einen Abgleichwiderstand, der zwischen dem ersten Anschluss und einem vierten Anschluss verschaltet ist, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: ein zweites steuerbares Schaltelement, das zwischen dem zweiten Anschluss und einem Knotenpunkt zwischen der ersten und der zweiten Stromquelle verschaltet ist; eine dritte Stromquelle, die über ein viertes steuerbares Schaltelement mit dem vierten Anschluss verbunden und einem Knotenpunkt zwischen dem ersten Schaltelement und der erstem Stromquelle gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem ersten und dem vierten Anschluss treibbar ist; eine dritte Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem ersten und dem vierten Anschluss verschaltet ist; wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, eine dritte Spannung der dritten Spannungsmesseinrichtung in Abhängigkeit der Ansteuerung der Schaltelemente sowie der Stromquellen zu ermitteln, wobei anhand der ermittelten dritten Spannung auf einen Defekt der elektrischen Kontaktierung am vierten Anschluss geschlossen werden kann. Der Abgleichwiderstand dient dazu, Fertigungstoleranzen des Abgassensors auszugleichen. Bei bisherigen Realisierungen zur Diagnose der elektrischen Kontaktierungen konnte der Widerstandswert des Abgleichwiderstands nicht gemessen werden, so dass die dem Abgleichwiderstand zugeordneten Leitungen nicht auf einen Leitungsbruch überprüft werden konnten. Durch die erfindungsgemäße Realisierung können nun auch die dem Abgleichwiderstand zugeordneten Leitungen während des Motorstarts sowie im Betrieb detektiert werden.According to a further expedient embodiment, the exhaust gas sensor comprises a balancing resistor, which is connected between the first terminal and a fourth terminal, the device comprising: a second controllable switching element, which connects between the second terminal and a node between the first and the second current source is; a third current source connected to the fourth terminal via a fourth controllable switching element and coupled to a node between the first switching element and the first current source, through which a current is drivable between the first and fourth terminals; a third voltage measuring device connected between the first and fourth terminals; wherein the controller is adapted to determine a third voltage of the third voltage measuring device as a function of the control of the switching elements and the current sources, it being possible to conclude a defect of the electrical contacting at the fourth connection on the basis of the determined third voltage. The balancing resistor is used to compensate for manufacturing tolerances of the exhaust gas sensor. In previous implementations for the diagnosis of electrical contacts, the resistance value of the balancing resistor could not be measured so that the lines assigned to the balancing resistor could not be checked for a line break. As a result of the implementation according to the invention, the lines assigned to the balancing resistor can now also be detected during the engine start and during operation.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung besteht darin, dass die Vorrichtung diskret aufgebaut sein kann. Wahlweise kann diese auch in einem Mikrocontroller, welcher mit einer Steuerung des Abgassensors interagiert, oder direkt in einer Steuerung (Steuerung-ASIC) des Abgassensors integriert sein.An advantage of the device according to the invention for the diagnosis of the electrical contact is that the device can be constructed discretely. Optionally, this may also be integrated in a microcontroller that interacts with a controller of the exhaust gas sensor, or directly in a controller (control ASIC) of the exhaust gas sensor.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Ermittlung der ersten und/oder der zweiten Spannung im Betrieb des Abgassensors und/oder während des Starts der Verbrennungskraftmaschine, zu deren Überwachung der Abgassensor vorgesehen ist. Insbesondere wird die Ermittlung der Spannungen unabhängig vom Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine durchgeführt, welche den Abgassensor umfasst und die von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Abgase überwacht.In an expedient embodiment of the method according to the invention, the determination of the first and / or the second voltage during operation of the exhaust gas sensor and / or during the start of the internal combustion engine, for monitoring the exhaust gas sensor is provided. In particular, the determination of the voltages is performed independently of the operation of an internal combustion engine, which comprises the exhaust gas sensor and monitors the exhaust gases emitted by the internal combustion engine.
Zur Überprüfung der elektrischen Kontaktierung werden nachfolgende Messungen durchgeführt:
- a) bei geschlossenem ersten und zweiten Schaltelement und geöffnetem dritten Schaltelement und aktivierter erster Stromquelle wird die erste Spannung ermittelt, wobei bei einem Spannungswert der ersten Spannung, der weit über dem Nennwiderstand der ersten Zelle liegt, auf einen Kontaktierungsfehler am ersten oder zweiten Anschluss geschlossen wird;
- b) bei geschlossenem ersten und zweiten Schaltelement und geöffnetem dritten Schaltelement und aktivierter erster Stromquelle wird die zweite Spannung ermittelt, wobei bei einem Spannungswert der zweiten Spannung, der weit über dem Nennwiderstand der zweiten Zelle liegt, auf einen Kontaktierungsfehler am zweiten Anschluss geschlossen wird;
- c) bei geöffnetem ersten Schaltelement und geschlossenem zweiten und dritten Schaltelement und aktivierter zweiter Stromquelle wird die zweite Spannung ermittelt, wobei bei einem Spannungswert der zweiten Spannung, der weit über dem Nennwiderstand der zweiten Zelle liegt, auf einen Kontaktierungsfehler am zweiten oder dritten Anschluss geschlossen wird.
- a) when the first and second switching element and the third open switching element and activated first current source, the first voltage is determined, wherein at a voltage value of the first voltage, which is well above the nominal resistance of the first cell, a contacting error at the first or second terminal is concluded ;
- b) with closed first and second switching element and opened third switching element and activated first current source, the second voltage is determined, wherein at a Voltage value of the second voltage, which is well above the nominal resistance of the second cell, is closed to a contacting error at the second terminal;
- c) when the first switching element is open and the second and third switching elements are closed and the second current source is activated, the second voltage is determined, wherein at a voltage value of the second voltage, which is far above the nominal resistance of the second cell, a contacting error at the second or third connection is concluded ,
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird unter einem geschlossenen Schaltelement ein leitendes Schaltelement und unter einem geöffneten Schaltelement ein nicht leitendes Schaltelement verstanden. Die beschriebene Vorgehensweise, die wahlweise alternativ auch in der Reihenfolge c), b) und a) durchgeführt werden kann, erlaubt es nicht nur, einen Fehler in der elektrischen Kontaktierung festzustellen, sondern auch, an welchem der Anschlüsse der Fehler in der Kontaktierung vorliegt.In the context of the present disclosure, a closed switching element is understood to mean a conductive switching element and an open switching element is a non-conductive switching element. The described procedure, which alternatively can also be carried out in the order c), b) and a), not only makes it possible to detect a fault in the electrical contacting, but also to which of the terminals the fault in the contacting is present.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung wird als weitere Messung durchgeführt:
- d) bei geschlossenem ersten und vierten Schaltelement und geöffnetem zweiten und dritten Schaltelement und aktivierter dritter Stromquelle wird die dritte Spannung ermittelt, wobei bei einem Spannungswert der dritten Spannung, der weit über dem Nennwiderstand des Abgleichwiderstands liegt, auf einen Kontaktierungsfehler am ersten oder vierten Anschluss geschlossen wird.
- d) when the first and fourth switching element is closed and the second and third switching elements are activated and the third current source is activated, the third voltage is determined, wherein at a voltage value of the third voltage, which is far above the nominal resistance of the trimming resistor, a contacting error at the first or fourth connection is concluded becomes.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment in the drawing. Show it:
Der Abgassensor LS umfasst als erste Zelle eine Pumpzelle PZ und als zweite Zelle eine Referenzzelle RZ. Die Pumpzelle PZ ist zwischen einem ersten Anschluss 1 und einem zweiten Anschluss 2 des Abgassensors verschaltet. Die Referenzzelle RZ ist zwischen dem zweiten Anschluss 2 und einem dritten Anschluss 3 des Abgassensors LS verschaltet. Diese Bauelemente stellen die Minimalkonfiguration einer Lambdasonde dar. In
Die Vorrichtung CA, welche sämtliche Bauelemente zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung umfasst, ist bevorzugt Teil eines Steuer-ASICs (Application Specific Integrated Circuit) des Abgassensors. Ebenso können die nachfolgend beschriebenen Bauelemente in einem gesonderten Mikrocontroller angeordnet sein, welcher dann kommunikativ mit dem grundsätzlich vorhandenen Steuer-ASIC gekoppelt ist. Eine weitere, in den Figuren ebenfalls nicht dargestellte Alternative bestünde darin, die Bauelemente der Vorrichtung CA als diskrete Bauelemente vorzusehen und diese elektrisch mit dem Steuer-ASIC zu verbinden.The device CA, which comprises all the components for diagnosing the electrical contact, is preferably part of a control ASIC (Application Specific Integrated Circuit) of the exhaust gas sensor. Likewise, the components described below may be arranged in a separate microcontroller, which is then coupled communicatively with the control ASIC basically present. Another alternative, which is likewise not shown in the figures, would be to provide the components of the device CA as discrete components and to electrically connect them to the control ASIC.
Sämtliche für die Steuerung des Abgassensors LS notwendigen Komponenten sind der Einfachheit halber in den nachfolgend beschriebenen Darstellungen nicht enthalten. Es sind lediglich die für die Diagnose der elektrischen Kontaktierung notwendigen Bauelemente gezeigt.All necessary for the control of the exhaust gas sensor LS components are not included in the representations described below for simplicity. Only the components necessary for the diagnosis of the electrical contacting are shown.
Der zweite Anschluss 2 ist in bekannter Weise als virtuelle Masse verschaltet. Die hierfür notwendige Beschaltung, die den zweiten Anschluss auf z. B. 2,5 V hält, ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt, so dass auch diese in der schematischen Darstellung nicht gezeigt ist. Die hierzu notwendige Beschaltung ist üblicherweise im Steuer-ASIC vorgesehen.The
Die Vorrichtung CA umfasst eine der Anzahl der Anschlüsse des Abgassensors LS entsprechende Anzahl an Anschlüssen. Korrespondierende Anschlüsse zu den Anschlüssen des Abgassensors LS sind ebenfalls mit 1, 2, 3, 4 gekennzeichnet. Die korrespondierenden bzw. einander zugeordneten Anschlüsse des Abgassensors LS und der Vorrichtung CA sind über Leitungen L1, L2, L3, L4 miteinander verbunden, die üblicherweise als Kabelbaum vorliegen. Durch die Vorrichtung CA wird überwacht, ob ein Leitungsbruch einer der Leitungen L1 bis L4 vorliegt oder eine offene Verbindung innerhalb des Abgassensors LS gegeben ist (sog. Open-Line-Diagnose).The device CA includes a number of ports corresponding to the number of ports of the exhaust gas sensor LS. Corresponding connections to the connections of the exhaust gas sensor LS are also marked 1, 2, 3, 4. The corresponding or mutually associated connections of the exhaust gas sensor LS and the device CA are connected to one another via lines L1, L2, L3, L4, which are usually present as a wiring harness. The device CA monitors whether a line break in one of the lines L1 to L4 or there is an open connection within the exhaust gas sensor LS (so-called open-line diagnosis).
Die Vorrichtung CA umfasst eine erste Stromquelle I1, die über ein erstes steuerbares Schaltelement S1 mit dem ersten Anschluss 1 verbunden ist. Mit ihrem anderen Anschluss ist die Stromquelle I1 über ein zweites Schaltelement S2 mit dem zweiten Anschluss 2 verbunden. Durch die Stromquelle I1 ist ein Strom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 1, 2 treibbar. Eine zweite Stromquelle I2 ist über ein drittes steuerbares Schaltelement mit dem dritten Anschluss verbunden. Das andere Ende der zweiten Stromquelle I2 ist über das zweite Schaltelement S2 mit dem zweiten Anschluss 2 verbunden. Das zweite Schaltelement S2 wird lediglich dann benötigt, wenn der optionale Abgleichwiderstand R3 in dem Abgassensor LS vorgesehen ist. In der nachfolgenden Beschreibung wird hiervon ausgegangen.The device CA comprises a first current source I1, which is connected to the
Eine erste Spannungsmesseinrichtung zur Erfassung einer Spannung U1 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 1, 2 verschaltet. In entsprechender Weise ist eine zweite Spannungsmesseinrichtung zur Erfassung einer Spannung 2 zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss 2, 3 verschaltet. Die zur Erfassung der ersten und zweiten Spannung notwendigen Komponenten sind nicht explizit dargestellt, da deren Ausgestaltung dem Fachmann prinzipiell bekannt ist.A first voltage measuring device for detecting a voltage U1 is connected between the first and the
Weiterhin ist eine dritte Stromquelle I3 vorgesehen, welche über den ersten Schalter S1 mit dem ersten Anschluss 1 und über ein viertes Schaltelement S4 mit dem vierten Anschluss 4 gekoppelt ist. Eine dritte Spannungsmesseinrichtung zur Erfassung einer Spannung 3 ist zwischen den Anschlüssen 1 und 4 vorgesehen.Furthermore, a third current source I3 is provided which is coupled to the
Die Vorrichtung CA umfasst weiterhin eine Steuerung, welche dazu ausgebildet ist, die steuerbaren Schaltelemente S1 bis S4 sowie die Stromquellen I1 bis I3 anzusteuern, und die von den Spannungsmesseinrichtungen ermittelten Spannungswerte U1 bis U3 auszuwerten. Die Steuerung ist der Einfachheit halber in
Die erste bis dritte Stromquellen I1 bis I3 können wahlweise als Gleichstromquelle oder als Wechselstromquelle ausgebildet sein. Sind die Stromquellen I1, I2, I3 als Wechselstromquellen ausgebildet, so können diese insbesondere auf unterschiedliche Nennströme (mit gleichem oder unterschiedlichem Vorzeichen) geregelt sein. Hierdurch ist eine simultane Bestimmung der Spannungen U1 bis U3 möglich.The first to third current sources I1 to I3 can optionally be designed as a DC source or as an AC source. If the current sources I1, I2, I3 are designed as alternating current sources, they can be regulated in particular to different nominal currents (with the same or different signs). As a result, a simultaneous determination of the voltages U1 to U3 is possible.
In den
Die mit den
In der ersten Messsequenz gemäß
In der zweiten Messsequenz, die in den
In der dritten Messsequenz, welche in den
Die gleiche Vorgehensweise erfolgt zur Überprüfung einer der Leitungen L1, L4, wobei dann die Schalter S1 und S4 geschlossen und die Schaltelemente S2 und S3 geöffnet sind. Es wird die dritte Stromquelle I3 aktiviert und die Spannung U3 ermittelt. Wird anhand der Spannung U3 ein Leitungsbruch detektiert, so kann jedoch nicht festgestellt werden, ob dieser der Leitung L1 oder L4 zugeordnet ist. Nichtsdestotrotz kann der Defekt der elektrischen Kontaktierung auch hier signalisiert werden.The same procedure is used to check one of the lines L1, L4, in which case the switches S1 and S4 are closed and the switching elements S2 and S3 are open. The third current source I3 is activated and the voltage U3 is determined. If a line break is detected on the basis of the voltage U3, however, it can not be determined whether it is assigned to the line L1 or L4. Nevertheless, the defect of the electrical contact can also be signaled here.
Ein Vorteil des beschriebenen Vorgehens besteht darin, dass Mehrfachfehler, d. h. gleichzeitige Unterbrechungen auf mehr als einer Leitung, ebenfalls in dem beschriebenen Zyklus detektiert werden und nicht zum Ausfall der Diagnose führen.An advantage of the procedure described is that multiple errors, i. H. Simultaneous interruptions on more than one line, also be detected in the cycle described and do not lead to the failure of the diagnosis.
Werden die Stromquellen I1 bis I3 als Wechselstromquellen ausgebildet, so kann die Vorrichtung derart implementiert werden, dass automatisch eine Frequenzdemodulation vorgenommen wird und die durch den Wechselstrom hervorgerufene Wechselspannung direkt zur Verfügung steht. Zu diesem Zweck umfassen die Spannungsmessvorrichtungen dem Fachmann bekannte Lock-In-Verstärker. Hierdurch kann der schaltungstechnische Aufwand reduziert werden.If the current sources I1 to I3 are designed as alternating current sources, then the device can be implemented such that a frequency demodulation is automatically performed and the alternating voltage caused by the alternating current is directly available. For this purpose, the voltage measuring devices comprise lock-in amplifiers known to the person skilled in the art. As a result, the circuit complexity can be reduced.
Die beschriebene Schaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie die Durchführung der beschriebenen Messsequenz kann vorteilhafterweise bereits beim Motorstart sowie laufend im Betrieb des Abgassensors durchgeführt werden. Hierzu ist eine lediglich kurze Betriebsunterbrechung der Abgasmessung erforderlich.The described circuit of the device according to the invention as well as the implementation of the described measuring sequence can advantageously be carried out already during the engine start as well as continuously during operation of the exhaust gas sensor. For this purpose, only a brief interruption of the exhaust gas measurement is required.
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